Гидротрансформатора – Гидротрансформатор — Википедия

Содержание

Гидротрансформатор — Википедия

Модель гидротрансформатора в разрезе

Гидротрансформа́тор (турботрансформатор (уст.), преобразователь крутящего момента) — гидравлическое устройство, служащее для преобразования (изменения) крутящего момента от двигателя к трансмиссии. В отличие от гидромуфты гидротрансформатор способен увеличивать момент на ведомом валу в зависимости от действующего на него сопротивления.

Является одним из элементов гидромеханических трансмиссий, в составе которых применяется на транспортных средствах с двигателем внутреннего сгорания от легковых машин до тепловозов. Гидротрансформаторы получили широкое распространение в автомобильной технике, обеспечивая плавное трогание автомобиля с места и уменьшая передачу ударных нагрузок от трансмиссии на вал двигателя. Чаще всего используется с АКП или вариаторами.

Принципиальная схема гидротрансформатора

Любой гидротрансформатор состоит из:

  • Осевого лопастного насоса, жестко связанного с корпусом гидротрансформатора. Насос обеспечивает движение жидкости.
  • Турбины, жестко соединенной с ведомым валом. Турбина вращается под действием потока жидкости от насоса.
  • Так называемого статора (реактора, направляющего аппарата) — специальной крыльчатки, установленной на пути жидкости непосредственно на выходе из турбины. Статор закреплен на обгонной муфте (муфте свободного хода), позволяющей ему свободно вращаться только в одну сторону (в ту же, в какую вращается турбина).

При работе гидротрансформатора жидкость разгоняется насосным колесом и движется по сложной траектории, которую можно разделить на две простые составляющие: относительную (скорость направлена радиально от оси к периферии насосного колеса и от периферии к оси турбинного колеса), переносную (вращение вместе с насосным и турбинным колёсами). В зависимости от соотношения этих составляющих гидротрансформатор может работать на разных режимах.

Различают три режима работы гидротрансформатора:

  • Режим трансформации крутящего момента. Соотношение переносной и относительной скоростей потока выходящего с турбинного колеса такое, что абсолютная скорость направлена на вогнутую поверхность лопаток реактора. На реакторе создаётся крутящий момент, стремящийся провернуть его в сторону заклинивания муфты свободного хода. Реактор оказывается неподвижным. При этом лопатки реактора разворачивают относительную составляющую потока с турбинного колеса так, что его кинетическая энергия добавляется к кинетической энергии переносного движения, что создаёт увеличенный крутящий момент на турбинном колесе. Частный случай - стоп-режим, когда неподвижно и турбинное колесо. При этом в потоке, выходящем с турбинного колеса практически отсутствует переносная составляющая. При увеличении частоты вращения турбинного колеса возрастает центробежная сила, препятствующая перемещению потока с периферии к оси турбинного колеса. Кинетическая энергия относительной составляющей потока, выходящего с турбинного колеса, уменьшается. При этом уменьшается коэффициент трансформации. Когда он становится близок к единице, гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты.
  • Режим гидромуфты. Соотношение относительной и переносной составляющих становится таким, что абсолютная скорость потока, выходящего с турбинного колеса, направлена на выпуклую поверхность лопаток реактора. При этом создаётся крутящий момент, проворачивающий реактор в направлении расклинивания муфты свободного хода. Реактор вращается вместе с турбинным колесом и не изменяет направление относительной составляющей потока. Крутящий момент с насосного колеса на турбинное передаётся без изменения.
  • Режим блокировки. Система управления подаёт сигнал на блокировку фрикционной муфты гидротрансформатора. Насосное и турбинное колеса жёстко соединяются и вращаются как одно целое. У потока жидкости при этом отсутствует относительная составляющая.

Описание принципа работы гидротрансформатора можно посмотреть в этом видео Гидротрансформатор АКПП. Вся правда о принципе работы.

Гидротрансформатор в разрезе. Слева виден «бублик» насоса и турбины, между ними виден светло-серый реактор и его подшипник с обгонной муфтой. Справа сцепление блокиратора.

Все детали собраны в общем корпусе, расположенном, как правило, на маховике двигателя машины. Хотя, бывают и исключения. Например, в трансмиссиях автобуса ЛиАЗ-677 и трактора ДТ-175С передача крутящего момента от двигателя к гидротрансформатору происходит через карданный вал. Гидротрансформатор наполнен маслом, которое активно перемешивается при его работе.

Насосное колесо жёстко связано с корпусом гидротрансформатора, при вращении вала двигателя оно создаёт внутри гидротрансформатора поток масла, который вращает колесо статора (реактора) и турбину.

Конструктивным отличием гидротрансформатора от гидромуфты является наличие статора (реактора). Статор установлен на обгонной муфте. При значительной разнице оборотов насоса и турбины статор (реактор) автоматически блокируется и передаёт на насосное колесо больший объём жидкости. Благодаря статору (реактору) происходит увеличение крутящего момента до трёх раз[1] при старте с места.

Турбина жёстко связана с валом АКП.

Благодаря тому, что передача крутящего момента внутри гидротрансформатора происходит без жёсткой кинематической связи, исключаются ударные нагрузки на трансмиссию и автомобиль приобретает большую плавность хода. Негативным эффектом гидротрансформатора является «проскальзывание» турбинного колеса по отношению к насосному — это приводит к повышенному выделению тепла (в некоторых режимах гидротрансформатор может выделять больше тепла, чем сам двигатель) и увеличению расхода топлива.

Блокировка гидротрансформатора[править | править код]

Для повышения топливной экономичности в конструкцию современных гидротрансформаторов вводится механизм блокировки, позволяющий жёстко связать насос и турбину. При заблокированном гидротрансформаторе АКП работает в режиме жёсткой кинематической связи двигателя и трансмиссии аналогично МКП. В электронно-управляемых АКП момент включения блокировки определяет компьютер, поэтому она может быть включена практически в любой момент согласно управляющей программе.

АКП, произведённые в XX веке, включали блокировку гидротрансформатора только при достижении достаточно большой скорости (более 70 км/ч). Современные АКП включают блокировку гидротрансформатора с достаточно низких скоростей (от 20 км/ч), что позволяет экономить топливо не только при движении по шоссе, но и при городской эксплуатации автомобиля. Также блокировка гидротрансформатора применяется, подобно МКПП, для торможения двигателем. В этом случае подача топлива в двигатель прекращается на время блокировки, вал двигателя вращается за счёт движения автомобиля. На тракторах блокировка гидротрансформатора используется для запуска двигателя трактора «с толкача» либо когда трактор работает в стационарном режиме.

Необходимо отметить, что хотя блокировка гидротрансформатора приносит ощутимую экономию топлива, она имеет некоторые недостатки:

  • прямая кинематическая связь способствует передаче ударных нагрузок между двигателем и трансмиссией;
  • частое включение блокировки приводит к износу фрикционов АКП;
  • загрязнение масла АКП продуктами износа фрикционов блокировки;
  • ухудшение плавности хода при переключении передач АКП.

Гидротрансформаторы широко используются на транспорте: от легковых автомобилей и лёгких вилочных погрузчиков до сверхтяжёлых специальных грузовых шасси. Чаще всего работают с планетарными коробками передач, хотя встречаются и сочетания с обычными двух- и трёхвальными конструкциями. Популярность снабжённых гидротрансформатором машин в зависимости от региона может очень сильно различаться. Так, на конец XX века в Западной Европе около 20 % легковых автомобилей имели гидротрансформатор. Подавляющее большинство гидротрансмиссий средней и большой мощности в Европе разработано и строится фирмой Voith в Германии.

В то же время в США их доля составляла порядка 80 %. В последние годы из легкового автомобилестроения гидротрансформаторы вытесняются автоматизированными или «роботизированными» механическими коробками передач.

В СССР, а позднее в СНГ использовались в гидродинамических трансмиссиях автомобилей «Волга», «Чайка» и ЗИЛ, многоцелевых тягачах МЗКТ и КЗКТ, семействе БелАЗ, автобусах ЛАЗ-695Ж и ЛиАЗ-677, на тракторах ДТ-175С и Т-330 и на ряде маневровых тепловозов (ТГМ3, ТГМ6, ТГК2) и магистральных локомотивов — ТГ102, ТГ16, ТГ22. Кроме того, гидротрансформаторы используются в трансмиссиях некоторых типов подъёмных кранов и экскаваторов с канатным приводом рабочих органов, в приводах рудничных и карьерных ленточных конвейеров. Также гидротрансформаторы устанавливались в привод гребных винтов самого мощного в СССР речного буксира-толкача Маршал Блюхер, что позволяло двигателям теплохода-гиганта эффективно работать на малых скоростях без применения гребных винтов регулируемого шага (реализация которых на речных судах весьма затруднительна).

В системах объёмного гидропривода встречаются агрегаты, носящие название гидравлических трансформаторов, но не имеющие по конструкции ничего общего с гидродинамическими трансформаторами. Пример — агрегат НС53, стоящий на самолёте Ан-124 «Руслан» и некоторых других, состоит из двух одинаковых гидромашин (мотор-насосов) с общим валом, каждая из которых подключена к своей автономной гидросистеме. В какой из систем больше давление — машина той системы вращает вал и передаёт механическую энергию другой машине, которая создаёт давление в своей системе. Такая конструкция позволяет передавать энергию из системы в систему без обмена жидкостью, что при разгерметизации или загрязнении одной гидросистемы исключает отказ другой. На самолётах Airbus аналогичный агрегат называется

power transfer unit (PTU).

  • Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др. — 2-е изд., перераб. — М.: Машиностроение, 1982.
  • Гейер В. Г., Дулин В. С., Заря А. Н. Гидравлика и гидропривод: Учебник для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Недра, 1991.
  • Лепешкин А. В., Михайлин А. А., Шейпак А. А. Гидравлика и гидропневмопривод: Учебник, ч.2. Гидравлические машины и гидропневмопривод. / под ред. А. А. Шейпака. — М.: МГИУ, 2003. — 352 с.
  • Самолёт Ан-124-100: Руководство по технической эксплуатации. Книга 5, раздел 029 — гидравлический комплекс.

ru.wikipedia.org

Как устроена коробка-автомат с гидротрансформатором — ДРАЙВ

  • Войти
  • Регистрация
  • Забыли пароль?
  • user
  • Выход
Все новинки автосалона в Лос-Анджелесе Найти ДРАЙВ
  • Наши
    тест-драйвы
  • Наши
    видео
  • Цены и
    комплектации
  • Сообщество
    DRIVE2
  • Новости
  • Наши тест-драйвы
  • Наши видео
  • Поиск по сайту
  • Полная версия сайта
  • Войти
  • Выйти
  • Acura
  • Alfa Romeo
  • Aston Martin
  • Audi
  • Bentley
  • Bilenkin Classic Cars
  • BMW
  • Brilliance
  • Cadillac
  • Changan
  • Chery
  • Chevrolet
  • Chrysler
  • Citroen
  • Daewoo
  • Datsun
  • Dodge
  • Dongfeng
  • FAW
  • Ferrari
  • FIAT
  • Ford
  • Foton
  • Geely
  • Genesis
  • Great Wall
  • Haima
  • Haval
  • Hawtai
  • Honda
  • Hummer
  • Hyundai
  • Infiniti
  • Isuzu
  • JAC
  • Jaguar
  • Jeep
  • KIA
  • Lada
  • Lamborghini
  • Land Rover
  • Lexus
  • Lifan
  • Maserati
  • Mazda
  • Mercedes-Benz
  • MINI
  • Mitsubishi
  • Nissan
  • Opel
  • Peugeot
  • Porsche
  • Ravon
  • Renault
  • Rolls-Royce
  • Saab
  • SEAT
  • Skoda
  • Smart
  • SsangYong
  • Subaru
  • Suzuki
  • Tesla
  • Toyota
  • Volkswagen
  • Volvo
  • Zotye
  • УАЗ
  • Kunst!
  • Тесты шин
  • Шпионерия
  • Автомобизнес
  • Техника
  • Наши дороги
  • Гостиная
  • Автоспорт
  • Авторские колонки
  • Acura
  • Alfa Romeo
  • Aston Martin
  • Audi
  • Bentley
  • BCC
  • BMW
  • Brilliance
  • Cadillac
  • Changan
  • Chery
  • Chevrolet
  • Chrysler
  • Citroen
  • Daewoo
  • Datsun
  • Dodge
  • Dongfeng
  • FAW
  • Ferrari
  • FIAT
  • Ford
  • Foton
  • Geely
  • Genesis
  • Great Wall
  • Haima
  • Haval
  • Hawtai
  • Honda
  • Hummer
  • Hyundai
  • Infiniti
  • Isuzu
  • JAC
  • Jaguar
  • Jeep
  • KIA
  • Lada
  • Lamborghini
  • Land Rover
  • Lexus
  • Lifan
  • Maserati
  • Mazda
  • Mercedes-Benz
  • MINI
  • Mitsubishi
  • Nissan
  • Opel
  • Peugeot
  • Porsche
  • Ravon
  • Renault
  • Rolls-Royce
  • Saab
  • SEAT
  • Skoda
  • Smart
  • SsangYong
  • Subaru
  • Suzuki
  • Tesla
  • Toyota
  • Volkswagen
  • Volvo
  • Zotye
  • УАЗ

www.drive.ru

Гидротрансформатор: устройство и принцип работы

Первый гидротрансформатор появился большее ста лет назад. Претерпев множество модификаций и доработок, этот эффективный способ плавной передачи крутящего момента сегодня применяется во многих сферах машиностроения, и автомобильная промышленность не стала исключением. Управлять автомобилем стало намного легче и комфортнее, так как теперь нет необходимости пользоваться педалью сцепления. Устройство и принцип работы гидротрансформатора, как и все гениальное, очень просты.

История появления

Первый в мире серийный легковой автомобиль без педали сцепления

Впервые принцип передачи крутящего момента посредством рециркуляции жидкости между двумя лопастными колесами без жесткой связи был запатентован немецким инженером Германом Феттингером в 1905 году. Устройства, работающие на основе данного принципа, получили название гидромуфта. В то время развитие судостроения требовало от конструкторов найти способ постепенной передачи крутящего момента от парового двигателя к огромным судовым винтам, находящимся в воде. При жесткой связи вода тормозила резкий ход лопастей при запуске, создавая чрезмерную обратную нагрузку на двигатель, валы и их соединения.

Впоследствии модернизированные гидромуфты стали использоваться на лондонских автобусах и первых дизельных локомотивах в целях обеспечить их плавное трогание с места. А еще позже гидромуфты облегчили жизнь и водителям автомобилей. Первый серийный автомобиль с гидротрансформатором, Oldsmobile Custom 8 Cruiser, сошел с конвейера завода General Motors в 1939 году.

Устройство и принцип работы

Устройство гидротрансформатора

Гидротрансформатор представляет собой закрытую камеру тороидальной формы, внутри которой вплотную друг к другу соосно размещены насосное, реакторное и турбинное лопастные колеса. Внутренний объем гидротрансформатора заполнен циркулирующей по кругу, от одного колеса к другому, жидкостью для автоматических трансмиссий. Насосное колесо выполнено в корпусе гидротрансформатора и жестко соединено с коленчатым валом, т.е. вращается с оборотами двигателя. Турбинное колесо жестко связано с первичным валом автоматической коробки передач.

Между ними находится реакторное колесо, или статор. Реактор установлен на муфте свободного хода, которая позволяет ему вращаться только в одном направлении. Лопасти реактора имеют особую геометрию, благодаря которой поток жидкости, возвращаемый с турбинного колеса на насосное, изменяет свое направление, тем самым увеличивая крутящий момент на насосном колесе. Этим различаются гидротрансформатор и гидромуфта. В последней реактор отсутствует, и соответственно крутящий момент не увеличивается.

Гидротрансформатор — принцип работы

Принцип работы гидротрансформатора основан на передаче крутящего момента от двигателя к трансмиссии посредством рециркулирующего потока жидкости, без жесткой связи.

Ведущее насосное колесо, соединенное с вращающимся коленчатым валом двигателя, создает поток жидкости, который попадает на лопасти расположенного напротив турбинного колеса. Под воздействием жидкости оно приходит в движение и передает крутящий момент на первичный вал трансмиссии.

С повышением оборотов двигателя увеличивается скорость вращения насосного колеса, что приводит к нарастанию силы потока жидкости, увлекающей за собой турбинное колесо. Кроме того, жидкость, возвращаясь через лопасти реактора, получает дополнительное ускорение.

Поток жидкости трансформируется в зависимости от скорости вращения насосного колеса. В момент выравнивания скоростей турбинного и насосного колес реактор препятствует свободной циркуляции жидкости и начинает вращаться благодаря установленной муфте свободного хода. Все три колеса вращаются вместе, и система начинает работать в режиме гидромуфты, не увеличивая крутящий момент. При увеличении нагрузки на выходном валу скорость турбинного колеса замедляется относительно насосного, реактор блокируется и снова начинает трансформировать поток жидкости.

Преимущества

  1. Плавность движения и троганья с места.
  2. Снижение вибраций и нагрузок на трансмиссию от неравномерности работы двигателя.
  3. Возможность увеличения крутящего момента двигателя.
  4. Отсутствие необходимости обслуживания (замены элементов и т.д.).

Недостатки

  1. Низкий КПД (по причине отсутствия гидравлических потерь и жесткой связи с двигателем).
  2. Плохая динамика автомобиля, связанная с затратами мощности и времени на раскручивание потока жидкости.
  3. Высокая стоимость.

Режим блокировки

Устройство гидротрансформатора с блокировкой

Для того, чтобы справиться с основными недостатками гидротраснформатора (низкий КПД и плохая динамика автомобиля), был разработан механизм блокировки. Принцип его работы схож с классическим сцеплением. Механизм состоит из блокировочной плиты, которая связана с турбинным колесом (а следовательно, с первичным валом КПП) через пружины демпфера крутильных колебаний. Плита на своей поверхности имеет фрикционную накладку. По команде блока управления трансмиссией, плита прижимается накладкой к внутренней поверхности корпуса гидротрансформатора при помощи давления жидкости. Крутящий момент начинает передаваться напрямую от двигателя к коробке передач без участия жидкости. Таким образом достигается снижение потерь и более высокий КПД. Блокировка может быть включена на любой передаче.

Режим проскальзывания

Блокировка гидротрансформатора может также быть неполной и работать в так называемом «режиме проскальзывания». Блокировочная плита не полностью прижимается к рабочей поверхности, тем самым обеспечивается частичное проскальзывание фрикционной накладки. Крутящий момент предается одновременно через блокировочную плиту и циркулирующую жидкость. Благодаря применению данного режима у автомобиля значительно повышаются динамические качества, но при этом сохраняется плавность движения. Электроника обеспечивает включение муфты блокировки как можно раньше при разгоне, а выключение – максимально позже при понижении скорости.

Однако режим регулируемого проскальзывания имеет существенный недостаток, связанный с истиранием поверхностей фрикционов, которые к тому же подвергаются сильнейшим температурным воздействиям. Продукты износа попадают в масло, ухудшая его рабочие свойства. Режим проскальзывания позволяет сделать гидротрансформатор максимально эффективным, но при этом существенно сокращает срок его службы.

techautoport.ru

назначение, устройство и принцип работы

Чем дальше мы изучаем устройство автомобиля, тем больше возникает вопросов. Сегодня у нас на очереди гидротрансформатор. В этой статье мы разберемся что это, его основное предназначение, устройство и принцип работы. Погнали…

Назначение гидротрансформатора

Большинство современных коробок «автоматов» совмещены с гидротрансформатором, основное назначение которого передать вращение вала двигателя на вал коробки. Гидротрансформатор является самостоятельным агрегатом, но АКПП не способна работать без него. Цель разработки этого узла — сделать вождение более простым и комфортным за счет отсутствия необходимости пользоваться педалью сцепления. Устройство и принцип работы понять не сложно благодаря простоте конструкции.

Расположение гидротрансформатора

Гидравлический трансформатор в коробке «автомат» является аналогом сцепления, работающим автоматически.

Этот узел нужен для:

  1. Увеличения и передачи крутящего момента с двигателя на коробку.
  2. Защиты автомата при резком увеличении/снижении оборотов.
  3. Нормализации передачи вращения во время разгона (гашения двойного увеличения вращения).
  4. Прерывания связи между двигателем и трансмиссией при смене передачи (трансформатор забирает часть крутящего момента на себя).

Из-за характерного внешнего вида автомеханики этот агрегат часто называю «бубликом». Он тесно связан с коробкой, из которой получает трансмиссионную жидкость, необходимую для работы.

Устройство гидротрансформатора

Гидротрансформаторы устанавливаются на легковые и грузовые машины, автобусы, тракторы, спецтехнику вместе с коробкой автомат (реже с вариаторной коробкой). По конструкции это гидравлическая муфта со статором.

Устройство гидротрансформатора: 1 — блокировочная муфта; 2 — турбинное колесо; 3 — насосное колесо; 4 — реакторное колесо; 5 — механизм свободного хода.

Гидротрансформатор состоит из:

  • корпуса;
  • реакторного колеса (статора) на муфте;
  • насосного (центробежного) колеса;
  • турбинного колеса;
  • механизма блокировки.

Устройство лучше всего рассматривать в разрезе, так как в собранном виде корпус запаян. По краям располагаются турбинное и насосное колесо, между ними реакторное (реактивное). Турбинное колесо связано с валом коробки, насосное с коленвалом двигателя. Реакторное колесо с лопастями особой геометрии установлено на муфту, которая вращается лишь в одном направлении. Трансформатор заполнен трансмиссионной жидкостью, которая во время работы активно циркулирует.

Принцип работы гидротрансформатора

Принцип работы сравнительно простой, и наглядно показан на видео-уроке, ниже.

  1. Крутящий момент от двигателя через насосное колесо и трансмиссионную жидкость АТФ (без жесткой связи) передается на турбинное колесо, которое в свою очередь жорстко связано с коробкой передач. То есть поток создает насосное колесо, после попадания жидкости на турбинное колесо оно начинает вращаться.
  2. При увеличении оборотов двигателя сила потока тоже увеличивается. Масло, отбиваясь от турбинного колеса, попадает обратно на насосное, только уже через реактивное колесо, которое в свою очередь усиливает поток жидкости. Таким образом происходит увеличение крутящего момента (трансформация) — от этого и названия агрегата.
  3. Трансформация происходит до тех пор, пока скорость вращения насосного и турбинного колеса не сравняются. В этом случае реакторное колесо начинает крутится свободно, не увеличивая поток жидкости. В итоге гидротрансформатор начинает работать в режиме гидромуфты. Собственно в этом и их отличие — гидромуфта не трансформирует крутящий момент.

Блокировка гидротрансформатора (ГДТ)

Гидротрансформатор важен для коробки до достижения определенного показателя скорости, при которой насосное и турбинное колесо вращаются с одинаковой скоростью, вращение реактора обеспечивает муфта. В результате все колеса вращаются вместе, крутящий момент перестает увеличиваться. В этом случае передача крутящего момента через жидкость не целесообразна. В этом случае, на современных гидротрансформаторах электроника соединяет входной и выходной валы ГДТ, блокирует бублик, и для передачи момента включается жесткая сцепка. При такой блокировке существенно экономится расход топлива.

Устройство гидротрансформатора с муфтой блокировки

Также на современных авто, блокировка включается на любых передачах и даже для торможения двигателем. Делается это для эффективного и динамичного разгона и торможения автомобиля. Схема блокирующего устройства простая. На входном и выходном валах есть система фрикционных дисков, которые в определенный момент, после команды блока управления, специальный клапан прижимает их друг к другу. Крутящий момент начинает передаваться без участия жидкости.

Неисправности гидротрансформатора, их причины

Гидротрансформатор считается неразъемным узлом, но в мастерских сварочный шов срезают, после ремонта «бублик» сваривают. ГДТ устроен так, что все поломки условно можно разделить на 2 группы:

  1. Неисправности трансформатора (износ валов и соединений между ними, засорение или износ клапанов, подающих масло).
  2. Неисправности блочной плиты (сбои в работе масляного насоса, выход из строя датчиков, отвечающих за подачу масла, засорение каналов и фильтров системы подачи масла).

Признаков неисправности много:

  1. Автомобиль немного пробуксовывает в начале движения.
  2. Во время движение слышится жужжание, стуки.
  3. При смене передачи ощущаются толчки, мотор глохнет.
  4. Замедленный разгон, сопровождающийся шуршанием.
  5. Перегрев бублика.
  6. Появление запаха горения пластмассы.
  7. Вибрация трансформатора.
  8. Недостаточный уровень трансмиссионной жидкости.

Причины проявления симптомов:

  1. Механический шум во время холостого хода появляется при износе подшипников.
  2. При появлении вибраций необходимо проверить качество трансмиссионной жидкости и степень загрязненности фильтра (вибрация исчезает после очистки фильтра и замены жидкости).
  3. Характеристики разгона меняются из-за износа муфты, на которой закреплен статор (деталь нужно заменить).
  4. Скрежет, стук во время движения появляется при разрушении лопастей колес (бублик чаще всего меняется из-за нецелесообразности ремонта).
  5. Расплавленной пластмассой пахнет при засорении системы охлаждения коробки или уменьшении объема трансмиссионной жидкости.
  6. Автомобиль глохнет при смене передачи, если вышла из строя электроника, блокирующая трансформатор, требуется профессиональная диагностика.
  7. Авто самопроизвольно останавливается при выходе из строя электроники, срезании шлиц, засорении клапана блокировки, бублик необходимо поменять.
  8. Уровень трансмиссионной жидкости снижается, если нарушена герметичность корпуса, агрегат чаще всего меняется.

В автомастерскую следует обращаться при проявлении любого из симптомов. После диагностики будет проведен ремонт, если восстановление невозможно, ГДТ заменят. В противном случае не исключена вероятность выхода из строя коробки. Самостоятельно провести ремонт гидротрансформатора сложно из-за герметичного корпуса. Чтобы заменить детали, его необходимо разрезать, потом запаять, что в бытовых условиях сделать практически невозможно.

Преимущества и недостатки гидротрансформатора

На автомобилях с гидротрансформаторами устанавливаются менее мощные двигатели, что позволяет сэкономить при покупке и на топливе. Но как и все агрегаты ГДТ имеет свои плюсы и минусы.

К преимуществам можно отнести:

  1. Плавное троганье с места, в том числе на сыпучем грунте и подъеме.
  2. Ход без рывков.
  3. Удобство управления в городе, в том числе в пробках.
  4. Снижение нагрузок и вибраций на трансмиссию при неравномерной работе двигателя.
  5. Избавление от прогорания сцепления.
  6. Отсутствие пробуксовываний.
  7. Гидротрансформатор предотвращает возникновение условий, способствующих изгибанию валов, поэтому на них можно ставить подшипники меньших размеров.
  8. ГДТ небольшие, поэтому узел с коробкой компактный.

Недостатки гидравлических трансформаторов:

  1. Низкий КПД из-за проскальзывания турбинного и насосного колес.
  2. Снижение динамики из-за затрат мощности на создание движения потока жидкости.
  3. Высокая стоимость узла.
  4. Дорогое обслуживание (жидкость стоит дорого, ее нужно много, причем охлажденной при помощи специальной системы, масло и фильтр необходимо часто менять).
  5. На грузовиках узлы коробок объемные из-за больших размеров колес.
  6. Дорогой ремонт и замена.

Заключение

Исходя из устройства и принципа работы гидротрансформатора можно сделать вывод, что срок службы можно продлить, если использовать качественную трансмиссионную жидкость, своевременно менять не только ее, но и сальники, прокладки, фильтр. Свое назначение этот узел выполняет дольше при регулярной диагностике и обслуживании.

vaznetaz.ru

принцип работы, бублик в АКПП, схема

Гидротрансформатор АКПП (ГДТ) — элемент трансмиссии, расположенный между двигателем и механизмом переключения передач. Агрегат работает по закону гидромеханики, и является частью гидросистемы АКПП. Узел требует регулярного техобслуживания. Чтобы его починить, придется обращаться в сервис.

Устройство гидротрансформатора АКПП

Что такое гидротрансформатор в АКПП или «бублик», как его называют механики? ГДТ — это гидропривод, который связывает двигатель и автомат без жесткого соединения. Играет роль сцепления в аналогии с МКПП.

Гидроприводы бывают двух видов: гидромуфта и гидротрансформатор. Разница между ними заключается в возможности трансформатора преобразовывать крутящий момент. В то время как гидромуфта может только передавать. «Бублик» АКПП работает в обоих режимах с автоматическим переключением, поэтому его можно назвать гибридным агрегатом.

Для чего в АКПП нужен гидротрансформатор? Узел имеет несколько назначений:

  • обеспечивает бесступенчатое переключение скоростей и плавное движение автомобиля;
  • гасит вибрации и удары от работы двигателя и трансмиссии, продлевая их срок службы;
  • позволяет работать двигателю на холостом ходу;
  • способствует торможению двигателем;
  • повышает проходимость автомобиля в тяжелых условиях, непрерывно передавая крутящий момент от двигателя к колесам.

Устройство гидротрансформатора АКПП основано на законах гидравлики. Механическая сила двигателя переходит в «бублик» и превращается в гидравлическую энергию за счет движения потока жидкости в полости ГДТ. Возникает давление и кинетическая энергия, которые заставляют вращаться вал трансмиссии. А от него крутящий момент переходит в планетарный механизм переключения передач.

В теории АКПП могла бы состоять только из гидротрансформатора. Но на больших скоростях его КПД сильно снижается. Передаточное отношение «бублика» ограничено. Он не может обеспечить движение задним ходом или достаточное количество передач. Поэтому в АКПП за гидротрансформатором устанавливают планетарный редуктор, который способен получить любое передаточное число в заданном диапазоне.

Одним из передовых разработчиков восьми скоростных коробок передач с гидротрансформатором является немецкая компания ZF. Высокотехнологичные трансмиссии этого производителя устанавливают в автомобилях Jeep, BMW, Volkswagen, Audi, Jaguar, Cadillac, Infinity.

Описание конструкции гидротрансформатора

Гидротрансформатор расположен в корпусе АКПП и соединен с масляным насосом через входной вал трансмиссии. С противоположной стороны «бублик» крепится к маховику двигателя через резьбовые бобышки.

Детали гидротрансформатора АКПП находятся в герметичном кожухе, где погружены в жидкость ATF. Из-за тороидальной формы корпуса гидротрансформатора его и прозвали «бубликом». Чтобы добраться до начинки, нужно аккуратно разрезать сварной шов по экватору кожуха.

В разрезе гидротрансформатор АКПП представляет собой набор лопастных колес и муфт, установленных на одной оси:

  • насосное колесо;
  • турбинное колесо;
  • реакторное колесо;
  • обгонная муфта;
  • муфта блокировки.

Насосное колесо приварено к крышке корпуса, который соединяется с коленчатым валом двигателя. Турбинное колесо конструктивно похоже на насосное и установлено напротив с небольшим зазором. Турбина жестко связана с входным валом трансмиссии.

Между насосом и турбиной стоит реактор. Он зафиксирован на муфте свободного хода, которая крепится на втулке входного вала. Муфта блокировки находится за турбиной.

На кинематической схеме изображено, как расположены основные части гидротрансформатора, и показана траектория движения потока жидкости. Конструктивно гидротрансформатор АКПП представляет собой устройство прямого хода, когда лопастные колеса заставляют жидкость циркулировать в таком порядке: насос — турбина — реактор — насос.

Гидротрансформаторы с обгонной муфтой называют комплексными.

Составные части гидротрансформатора

Основу насосного и турбинного колес гидротрансформатора составляет чаша, отлитая из легкого сплава. На внутренней и наружной поверхности чаши вырезаны пазы, между которыми расположены лопатки. Лопатки изготовлены штамповкой и соединены между собой торическим диском с помощью подгибных усиков. Дополнительно лопатки на чаше застопорены кольцом.

Кривизна чаши и сложная форма лопаток рассчитаны под требование увеличить эффективность циркуляции жидкости. Таким образом, конструкция колес обеспечивает необходимую скорость и направление движения масла.

Турбинное колесо опирается на вал посредством ступицы и подшипников скольжения или качения. Подшипник воспринимает радиальные и осевые нагрузки.

Ступица насоса обычно используется для привода масляного насоса, расположенного за гидротрансформатором. Привод срабатывает при заходе торцевых шлицев ступицы в соответствующие пазы ведущей шестерни насоса.

Реактор представляет собой 2 металлических кольца разных диаметров. Между кольцами приварены лопасти под заданным углом наклона. Окно лопатки реактора со стороны турбины шире, чем со стороны насоса. Это решение позволяет создавать необходимое давление жидкости.

Все рабочие механизмы размещенные в корпусе бублика

Реактор установлен на муфте свободного хода роликового типа. Муфта состоит из внешней и внутренней обоймы, между которыми находятся ролики и стопорные элементы. Внутренняя обойма зафиксирована на валу, а внешняя соединена с реактором. Когда ролики свободно перекатываются — обоймы вращаются независимо. При стопорении роликов пружинами обоймы сцепляются и могут двигаться только в направлении вала. Обгонная муфта обладает высокой нагрузочной способностью и износостойкостью

Для увеличения КПД и экономичности «бублика» в АКПП в конструкцию введена муфта блокировки. В ее состав входят: корпус, поршень с фрикционным диском и ступица. Корпус выполнен в виде диска с пазами, в которых установлены пружины. Они выполняют роль демпфера крутильных колебаний. Поршень представляет собой круглую металлическую плиту с приклеенным фрикционным диском со стороны корпуса ГДТ.

В автоматах с 6 ступенями муфта блокировки гидротрансформатора может работать в трех состояниях: разомкнутом, с проскальзыванием и замкнутом. Режим зависит от включенной передачи, нагрузки двигателя и скорости автомобиля. Обычно при разгоне блокировка сначала работает с регулируемым проскальзыванием, а потом замыкается.

Принцип работы гидротрансформатора

Принцип работы гидротрансформатора АКПП основан на преобразовании и передаче крутящего момента от двигателя к трансмиссии через работу жидкости. Производитель подбирает ATF по вязкости, допуску на нагрузку двигателя, количеству присадок. Поэтому от рабочих свойств масла зависит качество работы «бублика» и всей АКПП.

С запуском двигателя начинает работать насосное колесо и масляный насос. В гидротрансформатор попадает масло АКПП. Под действием центробежной силы жидкость от насосного колеса захватывается из центральной оси и нагнетается лопастями к верхнему краю по часовой стрелке. Оттуда масло перебрасывается на верхние лопатки турбинного колеса. Давление «толкает» их, заставляя турбину вращаться.

Под действием центростремительной силы ATF от верхней границы турбины переходит к центру, усиливая вращение. Происходит трансформация крутящего момента. Чем выше частота оборотов коленчатого вала, тем сильнее раскручивается турбина.

Жидкость от лопаток турбины движется против часовой стрелки и возвращается к насосному колесу. При этом, давление масла противодействует движению насоса, затормаживая его. Прекращается усиление крутящего момента. С этого момента АКПП работает без гидротрансформатора: он перешел в режим гидромуфты.

Для предотвращения торможения между колесами установлен реактор. Его задача — перенаправить поток жидкости от турбины в направление движения насосного колеса. Кинетическая энергия масла турбины расходуется на увеличение частоты вращения насоса. Таким образом, реактор помогает двигателю вращать насос или гидротрансформатор в целом, усиливая крутящий момент.

Режимы работы

Изменение гидродинамической передачи в гидротрансформаторе обеспечивается установкой реактора на обгонную муфту. Это позволяет «бублику» автоматически переключаться в режим гидромуфта и гидротрансформатор.

В задачи обгонной муфты входит:

  • удерживать реакторное колесо в неподвижном состоянии — режим муфты;
  • приводить во вращение;
  • обеспечивать свободное вращение — режим трансформатора.

Реактор свободно вращается, пока разница между скоростями насосного и турбинного колес не достигает предела. Тогда обоймы муфты стопорятся. Реактор блокируется.

Через лопасти реактора со стороны турбины проходит масла больше, чем выходит к насосу. Скорости колес выравниваются. Объем входного потока жидкости на реакторе совпадает с выходным, и муфта освобождает ректор. Так гидротрансформатор снова превращается в гидромуфту.

Проскальзывание гидротрансформатора

При большой разнице частот вращения насосного и турбинного колес происходит их пробуксовка. В ГДТ АКПП этот эффект называется проскальзыванием. Жидкость ускоряется и быстро нагревается.

20% гидравлической энергии переходит в тепловую. Излишки тепла выбрасываются в радиатор охлаждения, т.е. деньги за топливо буквально вылетают на воздух.

Чтобы повысить экономичность «бублика» в АКПП, инженеры установили муфту блокировки. Она устраняет проскальзывание ГДТ и обеспечивает режимы работы:

  • полное включение;
  • регулируемое по пробуксовке включение;
  • полное выключение.

КПД гидротрансформатора при включении блокировки достигает 90%. Чтобы увеличить показатель до 97%, для управления муфтой в схему включили клапан с электронным управлением. В некоторых моделях АКПП блокировка включается уже на 2 передаче.

Блокировка гидротрансформатора АКПП

Муфта является гидроуправляемой и работает по сигналу золотниковых клапанов, которые приводятся в действие давлением жидкости. Трансмиссионное масло поступает в полость между кожухом «бублика» и поршневой плитой, а затем в полость турбины. Фрикционный диск не касается крышки ГДТ. Крышка работает со свободным скольжением. Когда давление в полостях равны, муфта отключена.

По сигналу из гидроблока клапан переключает контур движения масла. Давление жидкости передается к поршню со стороны турбины. В камере между поршнем и крышкой «бублика» стравливается давление. Жидкость сливается через канал. Давление со стороны турбины заставляет поршень сместиться в сторону кожуха. Муфта плавно включается.

Поршневая плита вибрирует относительно ступицы, пружины на крышке блокировочной муфты деформируются. Пружинный демпфер поглощает колебания, передавая их на вал гидротрансформатора. Трение между фрикционом и кожухом растет. В результате гидротрансформатор АКПП блокируется. Между валом двигателя и турбиной установлена жесткая связь.

Режим блокировки обеспечивает спортивные характеристики автомобиля с плавным переключением скоростей в АКПП. За динамичность, комфорт и экономичность приходится платить снижением надежности и срока службы ГДТ.

При жесткой сцепке двигатель и коробка подвержены ударным нагрузкам, поскольку жидкость «бублика» не гасит удары и вибрации. Из-за высоких скоростей быстро истирается фрикцион, загрязняя масло абразивом. В результате ресурс АКПП снижается.

Управление ГДТ

Современные гидротрансформаторы АКПП находятся под управлением электронного модуля (ТСМ). Он собирает и анализирует информацию с датчиков давления, скорости вращения вала трансмиссии и других. Затем формирует импульсы, которые передаются на соленоиды в гидроблоке. Оттуда запускается алгоритм управления датчиками и клапанами.

Про масло АКПП

Рабочее тело гидротрансформатора сильно нагревается. Для охлаждения масло покидает полость «бублика» и проходит в сливной клапан. Оттуда жидкость под давлением попадает в распределительный клапан. Если датчики регистрируют повышение температуры, масло отправляется в радиатор АКПП. Охлажденная жидкость переходит в масляный насос через регулятор давления.

Эффективность ГДТ

Работу гидротрансформатора в АКПП оценивают по:

  • передаточному отношению угловых скоростей его колес;
  • коэффициенту трансформации, который показывает степень увеличения крутящего момента;
  • коэффициенту полезного действия, определяющему энергетические свойства и экономичность;
  • коэффициенту прозрачности.

Трансформация Кт зависит от диаметра «бублика», плотности масла АКПП и крутящих моментов на колесах. Максимальное значение Кт=2,5—3,0 достигается, когда турбина неподвижна. Чем выше передаточное отношение, тем ниже коэффициент трансформации. В режиме гидромуфты крутящие моменты на валах колес равны, поэтому трансформации не происходит Кт=1.

КПД гидротрансформатора зависит от соотношения мощностей, подаваемых к турбине и насосу. Показатель может достигать 97% в режиме гидромуфты, когда передаточное отношение оптимально — 0,7—0,8. В среднем КПД составляет 70—80%.

Коэффициент прозрачности П определяет, насколько ГДТ нагружает двигатель в момент изменения режима работы турбины. Для определения прозрачности нужно соотнести моменты насосного колеса при остановленной турбине и при трансформации Кт=1.

При П=1 гидротрансформатор непрозрачен. Крутящий момент турбины не влияет на работу двигателя, который находится в постоянном нагрузочном режиме. У прозрачного ГДТ П>1. Изменение нагрузки на турбинном колесе отражается на мощности двигателя. Прозрачность позволяет использовать тяговые характеристики мотора для улучшения динамики автомобиля.

Признаки неисправности

О проблемах в гидротрансформаторе сигнализирует быстрое потемнение масла после замены. Автомобиль может расходовать больше топлива и дергаться при спокойном движении. Другие признаки можно распознать по ощущениям, слуху и запаху.

Симптом Причина
Громкий металлический стук, скрежет при переключении передач Разрушились лопасти колес
Легкий металлический звук, шуршание при переключении передач Вышли из строя опорные подшипники
Вибрации, толчки при переключении скоростей, движение «по терке» Проскальзывание гидротрансформатора из-за износа фрикционного слоя на муфте блокировки

 

Вибрация на скорости 50 — 70 км/ч Неравномерное истирание фрикциона, загрязнение жидкости, забитый масляный фильтр
Ухудшилась динамика автомобиля Неисправна обгонная муфта
При проверке уровня масла обнаружены частицы металла Возможно повреждение муфты свободного хода, износ деталей
Двигатель заглох при смене передач Работа гидротрансформатора блокируется системой управления
Запах расплавленной пластмассы Перегрев гидротрансформатора. Плавление пластиковых элементов.

Обнаружение симптомов не всегда указывает на проблему в гидротрансформаторе, поскольку причина может скрываться и в других частях коробки. Диагностика гидротрансформатора поможет определить причину и характер поломки в АКПП.

Мастер автосервиса проводит проверку по такому алгоритму:

  1. Собирает информацию о побеге автомобиля, сроках замены ATF, проведенных капремонтах, симптомах.
  2. Снимает коды неисправности с бортового компьютера.
  3. Осматривает АКПП.
  4. Ставит диагноз или проводит дополнительные тесты: меняет масло, измеряет давление, прозванивает электрические цепи.

Предварительный диагноз можно поставить и самостоятельно. Для этого нужно изучить мануалы, устройство и особенности своей АКПП.

Что в гидротрансформаторах ломается чаще всего

Муфта блокировки

Неисправности в гидротрансформаторе чаще всего возникают из-за проскальзывания или трения муфты блокировки. Фрикционный диск истирается, отслойки материала и клей попадают в масло. В результате жидкость АКПП загрязняется и перегревается. Повышается износ втулок и подшипников.

Неоднородное истирание фрикциона в ГДТ АКПП становится причиной появления вибраций при блокировке муфты. Сальники, подшипники, втулки бьются, что ведет к ускорению износа «бублика». Страдает и масляный насос, что ведет к масляному голоданию всей коробки.

Уплотнители

Другим «слабым местом» гидротрансформатора являются сальники и уплотнители. Детали изготавливают из тефлона или пластика. Они способны пройти 200 000 км. Но из-за агрессивного вождения или неудачной конструкции АКПП, уплотнители начинают протекать, быстрее стареют. Когда сальники истончаются, от них отрываются крупные фрагменты, которые засоряют масло.

Обгонная муфта

В редких случаях бывает неисправна обгонная муфта. Ролики изнашиваются, начинают проскальзывать или заклинивать. В результате муфта не может блокировать реактор. ГДТ не перейдет в режим гидромуфты. Из-за чрезмерной нагрузки обойму муфты может провернуть, а металлические продукты износа попадут в масло.

Как влияет на АКПП

«Заболевания» гидротрансформатора отражаются на других узлах КПП, выводят их из строя. «Бублик» — главный «загрязнитель» и «нагреватель» АКПП. Масло разносит по коробке фрикционную и металлическую грязь. Забивает шлаками каналы гидроблока, соленоиды, клапаны, датчики. В результате переключение передач происходит с задержкой, растет расход топлива, истираются детали автомата. Поэтому при появлении посторонних звуков, вибраций в автоматической коробке, нужно сразу проверять состояние гидротрансформатора в АКПП. Это поможет его спасти с минимальными расходами.

Ремонт ГДТ

В ремонт гидротрансформатора АКПП в сервисном центре входит:

  • съем и разбор автомата;
  • слив жидкости из гидротрансформатора;
  • разрез сварочного шва на токарном станке;
  • мытье и очистка составных деталей от стружки и масляных пятен;
  • проведение внешнего осмотра;
  • замена фрикционного диска, уплотнителей, даже если они в целом состоянии;
  • замена подшипников, обгонной муфты, ступицы при необходимости;
  • сборка, сварка корпуса;
  • проверка биения, давления, герметичности;
  • установка ГДТ в АКПП;
  • балансировка в сборе.

От качества и точности выполненных работ зависит дальнейший срок службы гидротрансформатора. Для ремонта нужны специализированные инструменты, станки, стенды, знания особенностей конкретной АКПП. В случае неполадок нужно обращаться в узконаправленный сервис, который «набил руку» на ремонте определенной модели.

Агрегат не всегда можно починить. Для особо редких экземпляров сложно найти замену. В этому случае принимают решение о восстановлении деталей ГДТ.

Средняя цена за ремонт «бублика» АКПП составляет 5000 р. Замена — от 50 000 р. Цены зависят от модели агрегата и сложности поломки.

Рекомендации по обслуживанию и эксплуатации ГДТ

Применение «бублика» в трансмиссии упрощает и облегчает управление автомобилем даже в тяжелых условиях. Однако, АКПП с гидротрансформатором при сравнении с МКПП проигрывает по параметрам:

  • низкий КПД без применения блокировки;
  • расход топлива на 10% выше;
  • малый диапазон изменения крутящего момента «бублика» и необходимость установки планетарного редуктора;
  • сложность конструкции и обслуживания;
  • высокая стоимость.

Чтобы стать постоянным клиентом мастерской по ремонту гидротрансформатора АКПП, нужно соблюдать два правила:

  • как можно чаще вжимать педали газа и тормоза в пол, чтобы быстрее истереть фрикцион муфты блокировки в абразивную пудру, загрязнить масло и ускорить износ автомата;
  • никогда не менять жидкость, особенно, если она черная, горячая, а уровень выше или ниже нормы.

Если серьезно, то ГДТ выходит из строя медленно и незаметно для водителя. Явный сигнал неисправности — течь масла в месте соединения гидротрансформатора и двигателя. Другие признаки неполадки могут проявляться уже на стадии распространения «заболевания» по все АКПП. Поэтому, если автомобиль ведет себя странно: медленно разгоняется, увеличил расход топлива, при движении появляется вибрация — нужно отправить машину на проверку.

Перед самостоятельным осмотром коробки нужно изучить устройство и особенности конкретной модели АКПП. Чтобы добраться до гидротрансформатора, придется снимать всю коробку. Без распила и разборки отремонтировать «бублик» не получится. Промывка гидротрансформатора растворителями может повредить колесам и «разъесть» сальники.

После ремонта и сборки АКПП необходима балансировка гидротрансформатора. Не все сервисы проводят эту операцию, поскольку она трудоемка и проблематична. ГДТ работает на высоких оборотах — дисбаланс или нарушение соосности валов выведут из строя не только «бублик», но и всю АКПП.

Срок службы современного гидротрансформатора АКПП составляет 150 — 200 000 км. Ресурс сократится до 100 000, если менять масло. Фрикционы истираются к 120 — 150 000 км и тоже требуют замены. После 200 000 км «бублику» с регулируемым проскальзыванием прописан плановый капремонт.

akppoff.ru

Гидротрансформатор — Энциклопедия журнала "За рулем"

Схема гидротрансформатора:
1 — блокировочная муфта;
2 — турбинное колесо;
3 — насосное колесо;
4 — реакторное колесо;
5 — механизм свободного хода

Гидротрансформатор был изобретен немецким профессором Феттингером в 1905 г. Прежде чем найти применение на автомобилях, гидротрансформатор использовался на судах и тепловозах.
Простейший гидротрансформатор, выполнен в виде камеры тороидальной формы и включает в себя три лопастных колеса: насосное, вал которого соединен с коленчатым валом двигателя; турбинное, соединенное с трансмиссией, и реактор, установленный в корпусе гидротрансформатора.
Гидротрансформатор заполняется специальной жидкостью. Каждое колесо имеет наружный и внутренний торцы, между которыми располагаются профилированные лопасти, образующие каналы для протока жидкости. Все колеса гидротрансформатора максимально приближены друг к другу, а вытеканию жидкости препятствует специальное уплотнение.
При вращении коленчатого вала двигателя вращается насосное колесо, которое перемещает жидкость, находящуюся между его лопастями. Жидкость не только вращается относительно оси гидротрансформатора, но и за счет воздействия на нее центробежных сил перемещается вдоль лопастей насосного колеса по направлению от входа к выходу, что сопровождается увеличением кинетической энергии потока. На выходе из насосного колеса поток жидкости попадает на турбинное колесо, оказывая силовое воздействие на его лопасти. Затем поток попадает в реактор, пройдя который, возвращается к входу в насосное колесо. Таким образом, жидкость постоянно перемещается по замкнутому кругу циркуляции, образованному проточными частями всех трех лопастных колес, и находится с ними в силовом взаимодействии. При этом насос передает энергию двигателя потоку, а тот, в свою очередь, — турбине.
Если бы между насосным и турбинным колесами отсутствовал реактор, то такая конструкция (гидромуфта) осуществляла бы перенос энергии от двигателя к трансмиссии гидравлическим способом, без возможности изменения крутящего момента. Расположенный между колесами гидротрансформатора неподвижный реактор, имеет лопасти специального профиля, которые изменяют направление потока жидкости, выходящей из турбинного колеса и направляют его под определенным углом на лопасти насосного колеса. Это позволяет значительно увеличить передаваемый от двигателя в трансмиссию крутящий момент.
Любой гидротрансформатор характеризуется определенным КПД, передаточным отношением, которое показывает соотношение угловых скоростей его колес, и коэффициентом трансформации, показывающим, во сколько раз увеличивается значение крутящего момента. Максимальный коэффициент трансформации зависит от конструкции гидротрансформатора и может составлять до 2,4 (при неподвижном турбинном колесе). При увеличении частоты вращения вала двигателя увеличивается угловая скорость насосного и турбинного колес, а увеличение крутящего момента в гидротрансформаторе плавно уменьшается. Когда угловая скорость турбинного колеса приближается к угловой скорости насосного, поток жидкости, поступающей на лопасти реактора, изменяет свое направление на противоположное.
Для того чтобы реактор на этом режиме не создавал помех потоку жидкости, его устанавливают на муфте свободного хода, и он начинает свободно вращаться (гидротрансформатор переходит на режим гидромуфты), что позволяет, в свою очередь, снизить потери. Такие гидротрансформаторы называют комплексными.
КПД гидротрансформатора определяет экономичность его работы. Максимальное значение КПД гидротрансформатора может быть от 0,85 до 0,97, но обычно находится в диапазоне от 0,7 до 0,8. В комплексном гидротрансформаторе на режиме гидромуфты можно получить максимальное значение КПД — 0,97.
Изменение режимов работы гидротрансформатора происходит автоматически. Если увеличивать нагрузку на выходе из гидротрансформатора, то происходит уменьшение угловой скорости турбины, что приводит к увеличению коэффициента трансформации.

Детали гидротрансформатора:
1 — насосное колесо;
2 — турбинное колесо;
3 — крышки муфты свободного хода;
4 — часть корпуса гидротрансформатора;
5 — остатки рабочей жидкости с продуктами механического износа деталей;
6 — колесо реактора;
7 — муфта свободного хода реактора;
8 — упорная шайба турбинного колеса;
9 — упорный подшипник реактора;
10 — поршень блокировки гидротрансформатора

К сожалению, гидротрансформатор имеет малый диапазон передаточных чисел, не обеспечивает движения задним ходом, не разобщает двигатель от трансмиссии (необходима сложная система опорожнения проточных частей от рабочей жидкости). Поэтому за гидротрансформатором устанавливают специальную коробку передач, которая компенсирует указанные недостатки. Такая гидромеханическая передача является бесступенчатой и позволяет получить любое передаточное число в заданном диапазоне.
В гидромеханических передачах в основном применяются механические планетарные коробки передач, которые легко поддаются автоматизации, но иногда используют и обычные ступенчатые коробки передач с автоматическим управлением.
Первые американские ГМП легковых автомобилей имели двухступенчатую передачу, причем низшая передача включалась вручную. Однако впоследствии одной автоматической передачи оказалось явно недостаточно и появились ГМП с двумя и тремя автоматическими передачами. Для повышения топливной экономичности, гидротрансформаторы стали делать блокирующимися — после разгона на высшей передаче насосное и турбинное колеса жестко соединялись фрикционной муфтой. Затем в конце 1980-х гг. блокировку гидротрансформатора стали применять на всех передачах, кроме первой.

Современная четырехступенчатая ГМП автомобиля классической компоновки

wiki.zr.ru

Гидротрансформатор подробно — Энциклопедия журнала "За рулем"

Гидротрансформатор - усовершенствованная гидромуфта, механизм увеличения крутящего момента в 2-3 раза, часть гидромеханической трансмиссии. В настоящее время применяется повсеместно на легковых, грузовых автомобилях, автобусах, тракторах и другой транспортной и специальной технике. Обычно работает в паре с планетарной автоматической коробкой передач, но иногда устанавливается на автомобили с бесступенчатой вариаторной трансмиссией.

Устройство и принцип действия

Конструктивно гидротрансформатор идентичен гидромуфте с одним отличием - между насосным и турбинным колесами установлен статор (или роторное колесо). Назначение статора - направить движение жидкости на лопатки турбинного (ведомого) колеса гидротрансформатора и тем самым использовать кинетическую энергию относительного движения жидкости, которое в гидромуфте направлено от центра насосного (ведущего) колеса к его периферии. Гидротрансформатор по сравнению с гидромуфтой имеет более сложное устройство и больший КПД. В массовом производстве детали гидротрансформатора приходится обрабатывать с особой точностью. Но практическая ценность гидротрансформатора по сравнению с гидромуфтой несравнимо выше.

Ротор гидротрансформатора оснащен обгонной муфтой, которая блокирует его вращение при больших оборотах насосного колеса. Этот режим называется стоповым.
Сообщающееся с ведущим валом двигателя насосное колесо внутренними лопатками приводит в движение заполняющая картер гидротрансформатора жидкость. Жидкость совершает два типа движения - переносное, от лопаток насосного колеса к лопаткам турбинного колеса, и относительное, от центра насосного колеса к его периферии (за счет центробежных сил). На малых оборотах вала двигателя отбрасываемая лопатками насосного колеса жидкость попадает на внутреннюю поверхность статора, приводя его во вращение. Лопатки статора направляют жидкость на лопатки турбинного колеса. Благодаря этому используется кинетическая энергия как переносного, так и относительного движения, повышая КПД всего механизма. Часть кинетической энергии жидкости, которая не преобразуется в механическую энергию турбинным колесом, возвращается статором на лопатки насосного колеса. За счет этого достигается эффект трансформации, увеличения крутящего момента, который в стартовом режиме (при трогании автомобиля с места) может возрастать до трех раз. При увеличении оборотов обгонная муфта уменьшает частоту вращения статора, а затем блокирует его. Это происходит при частоте вращения коленчатого вала двигателя примерно в 3/4 от максимальной. Гидротрансформатор переходит в стоповый режим работы, при котором статор не принимает участия в перераспределении движения жидкости. В этом режиме гидротрансформатор работает, как обычная гидромуфта. Коэффициент трансформации крутящего момента равен единице - как при работе гидромуфты.

Гидротрансформатор обладает многими достоинствами, выполняя функции демпфера крутильных колебаний двигателя. Но из-за неизбежных потерь использование гидротрансформатора снижает экономичность автомобиля. Дело в том, что частота вращения насосного колеса всегда выше частоты вращения турбинного колеса. И если в моменты разгона автомобиля гидротрансформатор выполняет полезную работу по увеличению крутящего момента, то при равномерном движении его применение нецелесообразно.
Чтобы избежать повышенного расхода топлива, гидротрансформаторы оснащают автоматической блокировочной муфтой, которая механически жестко связывает насосное и турбинное колеса. Блокировка срабатывает при скорости движения автомобиля примерно в 70 км/ч. Блокировочная муфта расположена в ступице турбинного (ведущего колеса). В отключенном состоянии крутящий момент передается на турбинное колесо через демпфирующие пружины муфты. Во включенном состоянии поршень муфты прижимает нажимной диск к фрикционной накладке, происходит плавное выравнивание вращения ведущего и ведомого валов, а затем полная их блокировка - крутящий момент от двигателя передается на механизмы трансмиссии (коробку передач) напрямую.
Наличие механизма блокировки гидротрансформатора на автомобилях с АКП позволяет реализовать режим торможения двигателем и повышает экономичность. На тракторах с гидромеханической трансмиссией блокировка используется во время работы в стационарном режиме (как стационарного двигателя, электрогенератора и так далее) и для запуска двигателя буксировкой.
В автоматической трансмиссии крутящий момент полностью передается через гидротрансформатор на первой, второй передаче и на передаче заднего хода. На третьей передаче около 40% крутящего момента передается через гидротрансформатор и 60% (то есть после достижения автомобилем скорости в 70 км/ч) напрямую, с выключенным гидротрансформатором. На четвертой передаче гидротрансформатор в передаче крутящего момента не участвует.

wiki.zr.ru

Автор: admin

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о